Определение геометрических размеров течей – это весьма трудная и, как правило, неразрешимая задача, поскольку течь — это канал совершенно неопределенной формы. Поэтому в технике течеискания о наличии течей судят по количеству газа или жидкости, протекающему через них в единицу времени. Поток течей для изделия с объемом V при постоянном изменении давления ∆P во времени ∆t определяется по формуле
Для сквозных течей характерно постоянное соотношение изменения давления за равные промежутки времени вплоть до стабилизации на уровне атмосферного давления. Таким образом можно отделить реальную сквозную течь в объекте контроля от натекания, связанного с дегазацией внутренней поверхности. Вакуум будет ухудшаться постоянно с одинаковой скоростью вплоть до атмосферного давления при наличии в изделии сквозного дефекта. Если в изделии не сквозной дефект, а активная дегазация с внутренних поверхностей, то вакуум будет ухудшаться с переменной скоростью: сначала быстро, а потом стабилизируется на определенном уровне, не дошедшем до атмосферного давления. Не стоит исключать, что два случая могут существовать одновременно в одном объекте контроля.
Поток газа в Международной системе единиц измерения СИ задается в Па·м3/c. Поток течи Q = 1 Па·м3/с наблюдается, когда в закрытом, вакуумированном изделии объемом 1 м3 давление повышается на 1 Па в секунду. Соотношение определено при разнице давления между внешней и внутренней стенками изделия в одну атмосферу для газа – воздуха, проникающего внутрь при нормальных условиях, при температуре 25 градусов Цельсия. Подобным же соотношением можно определить скорость утечки рабочего газа из заполненного изделия при наличии в нем определенного дефекта.
Поток течи 5 × 10⁻¹³ Па·м³/с соответствует эффективному диаметру отверстия 1 ангстрем (Å); это нижний предел обнаружения современных гелиевых течеискателей. Поскольку постоянные решетки для многих твердых тел составляют несколько Å, а диаметр более мелких молекул (H₂, He) — около 1 Å, то внутренняя газовая проницаемость через твердые тела может быть измерена с помощью гелиевых течеискателей. То есть речь на малых течах идет не о сквозных дефектах, а о газовой проницаемости материалов.
Пересчёт единиц и условия сравнения
Поток течи в Па·м³/с характеризует перенос газа в форме произведения давления на объём за время. Это не размер отверстия и не обычный объёмный расход без указания давления. Перед сравнением двух результатов проверяют единицы, газ и условия на обеих сторонах дефекта.
| Пункт | Что учитывать | Практическое значение |
|---|---|---|
| 1 мбар·л/с | 0,1 Па·м³/с | Множитель 100 Па/мбар × 0,001 м³/л. |
| 1 Па·м³/с | 10 мбар·л/с | Обратный пересчёт между двумя распространёнными единицами. |
| 1 Торр·л/с | Приблизительно 0,133322 Па·м³/с | Используется соотношение 1 Торр ≈ 133,322 Па. |
| см³/мин, sccm | Нужны условия приведения объёма | Проверить опорные температуру и давление. |
Например, 2 × 10⁻⁸ мбар·л/с соответствует 2 × 10⁻⁹ Па·м³/с. Пересчёт единиц не меняет физический результат. Пересчёт между гелием, воздухом и рабочей средой — другая задача: он зависит от режима течения и давления. По одному потоку нельзя однозначно восстановить геометрию дефекта, поскольку влияют длина канала, форма, шероховатость и свойства газа. Малый устойчивый сигнал также может включать проницаемость через материал или уплотнение. Поэтому оценку размеров дефекта рассматривают как расчётную модель с оговорёнными условиями, а не как прямое показание течеискателя. В протоколе сохраняют исходную единицу, применённый коэффициент и итоговое значение.
